JP4330512B2 - Component mounting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、複数のノズルを備える多連ノズル部品実装ヘッドを備える部品実装装置において、上記夫々のノズルの状態を検出する方法、上記夫々のノズルにより保持された上記部品の保持姿勢を検出する方法、及び上記検出結果に基づいて上記夫々の部品を回路基板に装着する部品実装方法、及び部品実装装置に関する。 The present invention provides a component mounting apparatus including a multiple nozzle component mounting head including a plurality of nozzles, a method for detecting a state of each of the nozzles, and a method for detecting a holding posture of the component held by each of the nozzles. Further, the present invention relates to a component mounting method and a component mounting apparatus for mounting each of the components on a circuit board based on the detection result.
近年、複数の部品として電子部品が回路基板に装着されることにより形成される電子回路が内蔵される電子機器は、その小型化、高機能化、さらに低コスト化が市場より益々強く要望されている。 In recent years, there has been a strong demand from the market for electronic devices that incorporate electronic circuits formed by mounting electronic components on a circuit board as a plurality of components, for miniaturization, higher functionality, and lower cost. Yes.
このような電子回路は、部品を吸着・保持するノズルを備えたヘッド部を有する部品実装装置において、ステージ上に保持された上記回路基板に対して、上記ノズルにより上記複数の部品が実装されることにより製造されている。また、このような部品実装装置においては、上記ステージ上あるいは上記ヘッド部に備えられた撮像装置や遮光センサなどの検出装置により、上記ヘッド部による上記電子部品の保持姿勢や上記回路基板における上記電子部品の装着位置が認識されて、上記認識結果に基づいて上記電子部品の上記回路基板への装着が行われている。 In such an electronic circuit, in a component mounting apparatus having a head unit having a nozzle for sucking and holding components, the plurality of components are mounted by the nozzles on the circuit board held on a stage. It is manufactured by. Further, in such a component mounting apparatus, a holding device of the electronic component by the head unit or the electron on the circuit board is detected by a detection device such as an imaging device or a light shielding sensor provided on the stage or the head unit. The component mounting position is recognized, and the electronic component is mounted on the circuit board based on the recognition result.
一方、このような電子部品実装装置においては、上記市場の要望に応えるべく、上記電子部品や上記回路基板は益々小型化され、上記回路基板への上記電子部品の高密度かつ高精度な実装を行えることが求められるとともに、実装に要する時間を短縮化して効率的な実装を行い、電子回路の製造コストを削減することが求められている。 On the other hand, in such an electronic component mounting apparatus, the electronic component and the circuit board are further miniaturized in order to meet the demands of the market, and the electronic component can be mounted on the circuit board with high density and high accuracy. In addition to being able to be performed, it is required to reduce the manufacturing cost of electronic circuits by shortening the time required for mounting and performing efficient mounting.
回路基板への上記電子部品の高密度かつ高精度な装着を行うために、ノズルに電子部品が適正な姿勢で保持されているかを認識するための検出装置を備えた部品実装装置としては、例えば、特許文献1(特開昭62−263405号公報)や、特許文献2(特開2004−158819号公報)などに開示されている。 In order to perform high-density and high-precision mounting of the electronic components on the circuit board, as a component mounting device including a detection device for recognizing whether the electronic components are held in an appropriate posture on the nozzle, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-263405), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-158819), and the like.
特許文献1には、1つの一定位置のノズルに保持された部品を、垂直方向及び水平方向の2方向の長さを検出できるような遮光センサで検出する部品実装装置が開示されている。
また、特許文献2には、一列に配列されたそれぞれの部品保持部材(ノズル)を介して、当該ノズルの配列方向に直交する方向に沿って互いに対向するように配置された投光部と受光部からなるラインセンサを備える部品実装装置が開示されている。当該部品実装装置は、それぞれのノズルを遮光するように投光部と受光部をノズルの配列方向に沿ってスライドさせて、それぞれのノズルの検出を行う。
しかし、上記特許文献1に開示の部品実装装置は、それぞれのノズルに対応する受光センサを設ける必要がある。したがって、ノズルを複数有する多連ノズル部品実装ヘッドとする場合、ノズルの数だけ受光センサを必要とし、装置の大型化及び高コスト化を招くという問題がある。
However, the component mounting apparatus disclosed in
また、特許文献2に開示の部品実装装置は、ノズルを複数有する多連ノズル部品実装ヘッドに用いられるものであり、当該複数のノズルを1対の投受光部を有したラインセンサにより検出するために、投光部と受光部をノズルの配列方向に沿ってスライドさせなくてはならないという問題がある。
Moreover, the component mounting apparatus disclosed in
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、簡単な構成で複数のノズルを有する多連ノズル部品実装ヘッドにおいて、1つのセンサを用いてそれぞれのノズルを検出可能なノズルの状態を検出する方法、上記夫々のノズルにより保持された上記部品の保持姿勢を検出する方法、及び上記検出結果に基づいて上記夫々の部品を回路基板に装着する部品実装方法、及び部品実装装置を提供することである。 Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to detect the state of nozzles that can detect each nozzle using a single sensor in a multiple nozzle component mounting head having a plurality of nozzles with a simple configuration. By providing a method, a method for detecting the holding posture of the component held by each nozzle, a component mounting method for mounting each component on a circuit board based on the detection result, and a component mounting apparatus. is there.
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の部品実装装置を提供する。 In order to solve the above technical problem, the present invention provides a component mounting apparatus having the following configuration.
本発明の第1態様によれば、それぞれが上下移動可能に構成されかつ前記上下移動方向と交差する方向に直線状に配列された可動部及び前記可動部の下端にそれぞれ連結され部品を保持できるように構成されたノズルとを有する複数のノズル部材と、前記複数のノズル部材をそれぞれ独立して上下移動させる移動装置と、前記ノズル部材の可動部の上下方向位置を検出可能な高さ検出器と、前記ノズル部材が配列する直線上に設けられ前記ノズルを挟んで一方の片側に設けられた投光器と、前記ノズル部材が配列する直線上に設けられ前記複数のノズルを挟んで他方の片側に配置され前記投光器からの光を受光可能に構成された受光器と、を備えた多連ノズル部品実装ヘッドと、
前記複数のノズルがすべて前記投光器からの光路の上側に退避するように前記ノズル移動装置を動作させて前記受光器を受光状態とし、前記ノズル移動装置を動作させて前記ノズル部材の任意の1つを下降させ、前記ノズルの先端部が前記光路を遮って前記受光器を遮光状態とし、前記ノズルの先端部により前記受光器の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定し、前記投光器と受光器の間に存在するノズルすべてについて下降と検出とを繰り返し行い、前記すべてのノズルについての位置を検出する、ように多連ノズル部品実装ヘッドの動作を制御する制御演算部と、
を有する部品実装装置であって、
さらに、部品を保持しない状態で、前記受光器の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報である基準位置情報と、部品を保持した状態で、前記受光器の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報である検査位置情報とを記憶する位置情報記憶手段と、
上面に前記ノズルが押圧されることにより当該ノズルの押圧強さに応じた出力信号を出力可能なロードセルと、
を備え、
前記ノズルは、その先端部が下向きに付勢されかつ上側に押圧されることにより上向きに逃げを有するように構成されており、
前記制御演算部は、
前記部品の実装動作時において、前記位置情報記憶手段に記憶されている前記基準位置情報と前記検査位置情報とに基づいて、前記ノズルが部品を取り出す時のノズル移動量と、前記ノズルに保持された前記部品の厚さ寸法と、前記部品を基板上に実装するときのノズル移動量とを演算し、
前記部品を基板上に実装するために前記ノズルを基板上へ下降させた後に、前記受光器の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報を再度測定し、
当該測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分の値が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、前記ノズルを前記ロードセルに押圧して前記ロードセルからの出力値を測定し、
予め記憶している前記ロードセルからの出力値と前記ロードセルからの出力値との差分が所定値以上である場合は、前記ノズルの逃げが機能していないと判断することを特徴とする、部品実装装置を提供する。
According to the first aspect of the present invention, each of the movable parts is configured to be vertically movable and linearly arranged in a direction intersecting the vertical movement direction, and connected to the lower end of the movable part, and can hold the component. A plurality of nozzle members each having a nozzle configured as described above, a moving device that independently moves the plurality of nozzle members up and down, and a height detector that can detect the vertical position of the movable portion of the nozzle member And a projector provided on one side of the nozzle member and arranged on one side across the nozzle, and on the other side of the plurality of nozzles provided on a straight line arranged of the nozzle member and arranged light receiver that is configured to be able to receive light from the projector, and the array type nozzle component mounting head equipped with,
The nozzle moving device is operated so that the plurality of nozzles are all retracted to the upper side of the optical path from the light projector so that the light receiver is in a light receiving state, and the nozzle moving device is operated to operate any one of the nozzle members. the lowered, the light receiver and the light shielding state tip of the nozzle intercepts the optical path, at the timing it is detected that the optical state shielding the light receiving state of the light receiver is switched by the tip portion of the nozzle, The vertical position of the movable part connected to the nozzle is measured by the height detector, and the descent and detection are repeated for all the nozzles existing between the light projector and the light receiver. detecting and a control arithmetic unit for controlling the operation of the array type nozzle the component mounting head as,
A part article mounting apparatus that having a,
Furthermore, the reference position information, which is information on the vertical position of the height detector at the timing when it is detected that the light receiving state and the light shielding state of the light receiver are switched, without holding the component, and the component are held. Position information storage means for storing inspection position information which is information on the vertical position of the height detector at a timing at which it is detected that the light receiving state and the light shielding state of the light receiver are switched in the state;
A load cell capable of outputting an output signal corresponding to the pressing strength of the nozzle by pressing the nozzle on the upper surface;
With
The nozzle is configured to have a relief upward when its tip is biased downward and pressed upward.
The control calculation unit is
During the mounting operation of the component, based on the reference position information and the inspection position information stored in the position information storage unit, the nozzle movement amount when the nozzle picks up the component and the nozzle is held by the nozzle. In addition, the thickness dimension of the component and the amount of nozzle movement when the component is mounted on the substrate are calculated,
After the nozzle is lowered onto the substrate in order to mount the component on the substrate, the vertical position of the height detector at the timing when it is detected that the light receiving state and the light shielding state of the light receiver are switched. Measure the information again,
When the difference between the measured vertical position and the reference position information is a predetermined value or more and the measured vertical position is higher than the reference position information, the nozzle is Press the load cell to measure the output value from the load cell,
When the difference between the output value from the load cell stored in advance and the output value from the load cell is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the escape of the nozzle is not functioning. Providing equipment.
本発明の第2態様によれば、前記受光器は、前記ノズルの移動方向に沿って延在するラインセンサを有し、
前記ラインセンサの出力値と前記ノズルの上下方向位置との関係を前記ノズルごとに対応づけて検出開始出力値として記憶する検出位置記憶手段とをさらに備え、
前記制御演算部は、前記ラインセンサからの出力値が、前記検出位置記憶手段に記憶された前記ノズルごとに対応した前記検出開始出力値となったタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定する第1態様の部品実装装置を提供する。
According to the second aspect of the present invention, the light receiver has a line sensor extending along the moving direction of the nozzle,
Detection position storage means for storing the relationship between the output value of the line sensor and the vertical position of the nozzle as a detection start output value in association with each nozzle;
The control calculation unit is configured so that the height detector and the nozzle at the timing when the output value from the line sensor becomes the detection start output value corresponding to each nozzle stored in the detection position storage unit. A component mounting apparatus according to a first aspect for measuring the vertical position of the movable part to be connected is provided.
本発明の第3態様によれば、前記制御演算部は、
前記測定された上下方向位置から前記基準位置情報を差し引いた差分が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも下位位置である場合は、前記部品が前記ノズルに保持されていることを示す信号を出力する第1又は2態様の部品実装装置を提供する。
According to a third aspect of the present invention, the control calculation unit is
When the difference obtained by subtracting the reference position information from the measured vertical position is a predetermined value or more and the measured vertical position is a lower position than the reference position information, the component is A component mounting apparatus according to a first or second aspect that outputs a signal indicating that the nozzle is held by the nozzle is provided.
本発明の第1態様によれば、1組の投光器と受光器がノズル部材の配列方向に沿って設けられているため、当該投光器と受光器により配列されているすべてのノズルについて検出することができる。この場合、複数のノズルが投光器からの光路上に存在することとなるため、検出時においては、すべてのノズルを光路から退避させ、検出したいノズルを1本ずつ下降させることによって、当該ノズルを光路内に移動させて受光器を受光状態と遮光状態とを切り替える。これにより、ノズル部材の先端(部品がノズルに保持されている場合は当該部品の下端)の前記多連ノズル部品実装ヘッドとの絶対位置を検出することができる。 According to a first state like the present invention, since a pair of emitter and receiver are disposed along the arrangement direction of the nozzle member, detecting for all the nozzles are arranged by the transmitter and receiver Can do. In this case, since a plurality of nozzles exist on the optical path from the projector, at the time of detection, all the nozzles are withdrawn from the optical path, and the nozzles to be detected are lowered one by one so that the nozzles are placed in the optical path. The light receiver is switched between a light receiving state and a light shielding state. Thereby, the absolute position of the tip of the nozzle member (the lower end of the component when the component is held by the nozzle) with the multiple nozzle component mounting head can be detected.
本発明の第1態様においては、受光器は、投光器からの1本の光軸の光を受光しているか否かを検出できるようなフォトセンサであってもよいし、CCDセンサのように多数の光軸を含む光の受光量を検出可能な構成のものであってもよい。また、センサに入力する光量でノズルによる遮光量を検出可能な光量センサを用いることもできる。すなわち、受光器としてフォトセンサを用いた場合、フォトセンサに入射される1本の光軸が遮光されているか否かを検出し、遮光されているときを遮光状態、遮光されていないときを受光状態として検出する。CCDセンサを用いた場合は、発光器から発光された多数本の走査線のうちどの走査線を遮光するかを検出する。そして、予め定められた位置を受光状態と遮光状態との閾値とし、検出されたノズルによる遮光と受光との境界部分の位置との比較により検出を行う。また、光量センサを用いた場合は、光量センサに到達する光量を検出する。そして、センサからの出力値が、受光状態と遮光状態との閾値として予め定められた値と比較した大小関係により受光状態と遮光状態との検出を行う。 Oite the first state like the present invention, the light receiver may be a photo sensor such that it can be detected whether or not the receiving light of a single optical axis from the projector, the CCD sensor In this way, a configuration capable of detecting the amount of received light including a large number of optical axes may be used. It is also possible to use a light quantity sensor that can detect the amount of light blocked by the nozzle by the quantity of light input to the sensor. That is, when a photosensor is used as a light receiver, it is detected whether or not one optical axis incident on the photosensor is shielded. When the light is shielded, the light is shielded and when it is not shielded, the light is received. Detect as a state. When a CCD sensor is used, it detects which scanning line is shielded from a large number of scanning lines emitted from the light emitter. Then, a predetermined position is set as a threshold value between the light receiving state and the light shielding state, and the detection is performed by comparing the detected position of the boundary between the light shielding and the light receiving by the nozzle. Further, when a light amount sensor is used, the amount of light reaching the light amount sensor is detected. Then, the light reception state and the light shielding state are detected based on the magnitude relationship in which the output value from the sensor is compared with a predetermined value as a threshold value between the light reception state and the light shielding state.
受光器と投光器は、多連ノズル部品実装ヘッドに固定して設けられているので、例えば、受光器の受光状態と遮光状態とが切り替わる場合、当該ノズルは、そのタイミングにおいて当該多連ノズル部品実装ヘッドに対して一定の絶対位置に存在していることとなる。この位置において、高さ検出器により当該ノズルと連結する可動部の上下方向位置を測定することにより、ノズルと可動部との位置関係が明確になり、ノズル部材の状態を検出することができる。なお、ノズルを受光と遮光とが切り替わる位置に移動させて、可動部の上下方向位置を測定する場合においては、当該ノズルは必ずしも停止している必要はなく、ノズルが目的位置まで移動する最中に当該切り替えが行われたタイミングで、高さ検出器により上下方向位置を測定すればよい。また、ノズルの検出を行う場合においては、ノズルが下降している場合において受光器が受光状態から遮光状態への切り替えタイミングを検出してもよいし、一度ノズルが下がった後、元の退避位置へ戻るように上昇している途中において、受光器の遮光状態から受光状態への切り替えタイミングを検出するようにしてもよい。 Since the light receiver and the projector are fixed to the multiple nozzle component mounting head, for example, when the light receiving state and the light shielding state of the light receiver are switched, the nozzle is mounted on the multiple nozzle component at that timing. It exists in a fixed absolute position with respect to the head. At this position, by measuring the vertical position of the movable part connected to the nozzle by the height detector, the positional relationship between the nozzle and the movable part becomes clear, and the state of the nozzle member can be detected. When measuring the vertical position of the movable part by moving the nozzle to a position where light reception and light shielding are switched, the nozzle does not necessarily have to be stopped, and the nozzle is moving to the target position. The vertical position may be measured by the height detector at the timing when the switching is performed. In the case of detecting the nozzle, when the nozzle is lowered, the light receiver may detect the switching timing from the light receiving state to the light shielding state, or once the nozzle is lowered, the original retraction position is detected. In the middle of ascending so as to return, the timing for switching the light receiving device from the light shielding state to the light receiving state may be detected.
したがって、本発明によれば、1組の投光器と受光器を用いて、ノズルまたはノズルに吸着保持された部品の下端位置を検出し、ノズルの折れ、曲がり、欠けなどについて、複数のノズルの位置を検出することができるので、当該検出機構を簡易かつ安価に構成とすることができる。 Therefore, according to the present invention, by using a set of transmitter and receiver, detects the position of the lower end of the component sucked and held by the nozzle or nozzles, breaking of the nozzle bend, they lack the like, positions of the plurality of nozzles Therefore, the detection mechanism can be configured simply and inexpensively.
本発明の第2態様によれば、受光器は、ノズルの移動方向に沿って延在するラインセンサを有するので、上記ノズルの状態を検出する場合のラインセンサの出力値を適宜に設定することができる。すなわち、上記構成の多連ノズル部品実装ヘッドは、投光器及び受光器から検出の対象となるノズルまでの距離がノズルごとに異なるため、受光器からの光が拡散するような場合は、受光器による出力値が同じであっても必ずしも同じ位置にノズルが存在せず、検出の精度が低下することも考えられる。したがって、ノズルごとに検出を行う位置におけるラインセンサからの出力値を予め記憶しておき、この値となったタイミングを遮光と受光とが切り替わったタイミングとすればよい。すなわち、ラインセンサからの出力が予め記憶されていた検出開始出力値となったタイミングにおいて、当該記憶された情報を参照することにより、光軸方向に異なるノズルごとにそれぞれ対応した位置を設定することができる。したがって、より検出の精度を高くすることができる。 According to a second state like the present invention, the light receiver, because it has a line sensor extending along the moving direction of the nozzle is appropriately set the output value of the line sensor when detecting the state of the nozzle be able to. That is, in the multiple nozzle component mounting head having the above configuration, the distance from the light projector and the light receiver to the nozzle to be detected is different for each nozzle. Even if the output values are the same, the nozzles do not necessarily exist at the same position, and the detection accuracy may be reduced. Therefore, the output value from the line sensor at the position where detection is performed for each nozzle is stored in advance, and the timing at which this value is reached may be the timing at which the light shielding and the light receiving are switched. That is, at the timing when the output from the line sensor becomes a pre-stored detection start output value, the corresponding position is set for each different nozzle in the optical axis direction by referring to the stored information. Can do. Therefore, the detection accuracy can be further increased.
本発明の第1態様によれば、部品を保持した時と保持しない時の可動部の上下方向位置の情報を比較して差分をとることにより、当該部品の厚み寸法を演算により求めることができる。すなわち、部品の有無によりノズル部材の長さが変動するため、それぞれに対応する可動部の上下方向位置である基準位置情報と検査位置情報とを比較することにより当該部品の厚み寸法を演算することができる。また、当該基準位置情報と検査位置情報との差分がきわめて小さい場合などにおいては、基準位置情報と検査位置情報とをそれぞれ測定した場合にノズルに部品が保持されていないと判断することができるため、部品が保持されているかについて検出することができる。 According to a first state like the present invention, by taking the difference by comparing the information in the vertical position of the movable part when not holding the case holding the part, it is determined by calculating the thickness of the component it can. That is, since the length of the nozzle member varies depending on the presence or absence of a component, the thickness dimension of the component is calculated by comparing the reference position information that is the vertical position of the movable part corresponding to each and the inspection position information. Can do. In addition, when the difference between the reference position information and the inspection position information is extremely small, it can be determined that no component is held in the nozzle when the reference position information and the inspection position information are measured. It is possible to detect whether the part is held.
本発明の第1態様によれば、部品が保持されていない状態の上下方向位置を示す基準位置情報に基づいて、前記ノズルが部品と取り出す時のノズル移動量を演算し、部品が保持されている状態の上下方向位置を示す検査位置情報に基づいて、前記部品を基板上に実装するときのノズル移動量を演算することにより、正確なノズルの下降幅を制御することができ、正確な実装動作を行うことができる。具体的には、例えば、部品を吸着保持するためにノズルが下降し、受光器への光が遮光されたタイミングにおける可動部の上下方向位置を基準位置情報とし、部品を吸着保持した後、基板に実装するために元の待機位置へノズルが戻ろうと上昇している間に、受光器への光が遮光から受光へ切りかわるタイミングにおける可動部の上下方向位置を検査位置情報とすることができる。このように検査することにより、ノズルの実装動作中に部品の厚み寸法及び吸着保持の有無を測定することができる。 According to a first state like the present invention, with parts on the basis of the reference position information indicating the vertical position of the state of not being held, the nozzle calculates the nozzle moving amount when taking out the component, component is held By calculating the nozzle movement amount when mounting the component on the board based on the inspection position information indicating the vertical position in the state of being in an accurate state, it is possible to control the accurate nozzle drop width, Mounting operation can be performed. Specifically, for example, the position of the movable part in the vertical direction at the timing when the nozzle is lowered to hold the component by suction and the light to the light receiver is blocked is used as the reference position information, and the substrate is sucked and held. While the nozzle is going up to return to the original standby position for mounting, the vertical position of the movable part at the timing when the light to the light receiver switches from light blocking to light receiving can be used as the inspection position information. . By inspecting in this way, it is possible to measure the thickness dimension of the component and the presence or absence of suction holding during the nozzle mounting operation.
本発明の第1態様によれば、実装運転を繰り返し行うことによるノズルの良・不良を判断することができる。すなわち、実装運転を行ううちにノズルの状態が変化する場合がある。この場合例えば、実装のためにノズルを下降させた後、当該ノズルが待機位置へ戻るタイミングにおいて、受光器への光が遮光から受光へ切り替わるタイミングにおいて、可動部の上下方向位置を測定することにより、ノズルの位置を検出することができる。 According to a first state like the present invention, it is possible to determine the good or defective of the nozzle by repeating the mounting operation. That is, the nozzle state may change during the mounting operation. In this case, for example, after the nozzle is lowered for mounting, the vertical position of the movable part is measured at the timing when the light to the light receiver switches from the light shielding to the light receiving when the nozzle returns to the standby position. The position of the nozzle can be detected.
本発明の第3態様によれば、ノズルの不良を検出する場合において、前記測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、ノズルに部品が保持されている状態であるため、基板への部品の実装ミスによる部品の持ち帰りであると判断することができ、欠品による基板不良の流出を未然に防ぐことができる。 According to a third state like the present invention, in a case of detecting a defective nozzle, vertical direction difference between the reference position information and the measured vertical position is equal to or greater than the predetermined value, and is the measurement When the position is higher than the reference position information, since the component is held by the nozzle, it can be determined that the component has been brought home due to a component mounting error on the board. Outflow of defective substrates due to products can be prevented in advance.
本発明の第1態様によれば、前記測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、ノズルの先端の位置が基準位置情報よりも上側に移動しているため、例えば、ノズルの折れや曲がりなどが生じていると判断することができ、当該ノズルによる実装動作を停止させることができる。したがって、実装の精度を向上させることができる。 According to a first state like the present invention, said difference between the measured vertical position and the reference position information is equal to or larger than a predetermined value, and the measured vertical position, than the reference position information In the case of the upper position, since the position of the tip of the nozzle has moved above the reference position information, for example, it can be determined that the nozzle is bent or bent, and the mounting operation by the nozzle is performed. Can be stopped. Therefore, the mounting accuracy can be improved.
本発明の第1態様によれば、ノズルが上側に逃げが発生するように構成されている場合において、前記測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、ノズル先端が上側へ逃げて元の位置に戻らなくなって逃げが機能していない場合が考えられる。この場合においてロードセル上にノズルを押圧させてその出力を測定することにより、ノズルの先端部の状態を検出することができる。 According to the first aspect of the present invention, in the case where the nozzle is configured so that escape occurs on the upper side, the difference between the measured vertical position and the reference position information is a predetermined value or more, If the measured vertical position is higher than the reference position information, the nozzle tip may escape upward and not return to the original position, and the escape may not function. In this case, the state of the tip of the nozzle can be detected by pressing the nozzle on the load cell and measuring its output.
以下、本発明の一実施形態に係る部品実装装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第1実施形態にかかる部品実装装置101の全体概略斜視図を図1に示す。部品実装装置101は、回路基板2を部品実装装置101に搬入するローダー1と、部品が実装された回路基板2を部品実装装置101より搬出可能なアンローダーと、部品が回路基板2上に実装される間、ローダー1から搬入される回路基板2を搬送保持する一対のサポートレール部を備える第1基板搬送保持装置3とを備えている。図1においては、ローダー1に回路基板が積載され、回路基板2−0を部品実装装置101に搬入している状態、第1基板搬送保持装置3に回路基板が積載され、回路基板2−1に部品が実装される状態、及び、部品が実装された回路基板2−3を部品実装装置101より搬出している状態を同時に示している。なお、以降の説明においては、位置に関係なく回路基板を示す場合には、「回路基板2」というように示し、また、特定の位置に位置されている回路基板を示す場合には、「回路基板2−0、2−1、2−2、又は2−3」のように示すものとする。
FIG. 1 shows an overall schematic perspective view of the
さらに、部品実装装置本体101は、部品実装作業領域における作業者に対する手前側である図示Y軸方向手前側の端部にそれぞれ配置され、かつ、回路基板2に実装すべき複数の部品を部品取出し位置に連続的に順次供給する複数の部品供給カセット80を有する部品供給部と、部品供給部8Bの近傍に配置され、かつ、上記回路基板2に実装すべき部品をトレー上に収納する部品供給部8Cを備える。なお、部品供給部8A及び8Bにおける夫々の部品供給カセット80から供給される部品は、例えば、主に微小化されたチップ部品であり、一方、部品供給部8Cから供給される部品には、例えば、主にICチップに代表されるようなIC部品やコネクタ等の異形部品等である。
Further, the component mounting apparatus
また、部品実装装置本体101は、部品2を供給する部品供給部8A、8Bが取り付けられる取り付け部と、部品供給部8A、8B、8Cから供給される部品を吸着して回路基板2上に実装する第1ヘッド部4と、部品供給部8Aの近傍の部品実装作業領域中央に近い側に配置され、かつ、第1ヘッド部4における夫々の吸着ノズル組立体10の先端に設けられたノズル部39が吸着保持した部品の吸着姿勢を撮像する撮像装置の一例である認識カメラ9と、制御演算部100とを備えている。
The component mounting apparatus
第1ヘッド部4は、部品実装装置101における装置上面である部品実装作業領域内の直行する2方向であるX軸方向及びY軸方向の所定位置に位置決めするXYロボット5により移動可能に構成されている。第1ヘッド部は、部品を解除可能に吸着保持するノズル部39が交換可能に複数本、例えば12本、着脱可能に装備されている多連ノズル部品実装ヘッドである。第1ヘッド部4は、XYロボット5により、部品実装作業領域を2次元的に移動することができ、例えば、部品供給部8A、8B、8Cから供給される部品を吸着保持するために部品供給部8A、8B、8Cの部品供給位、第1基板搬送保持装置3に保持される回路基板2−1に部品を実装するために第1基板搬送保持装置3、必要に応じてヘッド部4に装備されたノズル部39を交換するためにノズルステーション7などの上方に移動することができる。なお、ノズルステーション7は、部品実装作業領域において部品供給部8Aの近傍に配置されかつ複数の種類の部品に適した複数の種類のノズル部39を収納するものである。
The
さらに、図1に示す部品実装装置101は、第1基板搬送保持装置3から搬送される回路基板2−1を受け取るとともに搬送保持する一対のサポートレール部を備える第2基板搬送保持装置13、部品を解除可能に吸着保持する吸着ノズル組立体10を着脱可能に複数本、例えば12本を装備する第2ヘッド部14、第2ヘッド14をX軸方向及びY軸方向の所定位置に位置決めするXYロボット15、部品供給部18Aの近傍に配置され、かつ、複数の種類の部品に適した複数の種類のノズル部39を収納して、必要に応じてヘッド部14に装備されたノズル部39と交換するノズルステーション17、部品実装作業領域の作業者に対する奥側である図示Y軸方向奥側の端部に夫々配置され、かつ、上記回路基板2−1に実装すべき部品23を部品供給位置81に1つずつ連続的に供給する複数の部品供給カセッ卜80を有する部品供給部18A,18B、部品供給部18Bの近傍に配置され、かつ、上記回路基板2に実装すべき部品をトレー状に収納保持されたトレー部品を収納する部品供給部18C、部品供給部18Aの近傍の部品実装作業領域中央に近い側に配置され、かつ、第2ヘッド部14のノズル部39が吸着した部品23の吸着姿勢を撮像する認識カメラ19をそれぞれ備える。また、第1ヘッド部及び第2ヘッド部14のノズル部39が当接されたときの加重を計測し、ノズル部39の高さを調整するためのロードセル12が2カ所に設けられている。
Further, the
このように、部品実装装置101においては、実装装置基台16の上面に配置された2つの部品実装作業領域を有しており、第1基板搬送保持装置3及び第2基板搬送保持装置13の夫々に保持された夫々の回路基板2に対して、同時的かつ個別的に部品実装動作を施すことが可能となっている。
As described above, the
次に、ヘッド部4及び14の構造について詳細に説明する。なお、第1ヘッド部4及び第2ヘッド部14は、同様な構造を有しているため、以下の説明においては、代表して、第1ヘッド部4の構造の説明を図2に示す第1ヘッド部4の部分斜視図を用いて行う。
Next, the structure of the
図2、図3に示すように、第1ヘッド部4は、複数本、例えば、12本の吸着ノズル組立体10が、図示X軸方向に沿って6列が一定の間隔ピッチPxで、図示Y軸方向に沿って2列が一定の間隔ピッチPyでもって配列された状態で備えるいわゆる多連式ヘッド部である。このような第1ヘッド部4が備える夫々の吸着ノズル組立体10を、Y軸方向図示手前側かつX軸方向図示左側から右側へ順に、第1吸着ノズル組立体10a、第2吸着ノズル組立体10b、第3吸着ノズル組立体10c、第4吸着ノズル組立体10d、第5吸着ノズル組立体10e、第6吸着ノズル組立体10fとし、Y軸方向図示奥側かつX軸方向図示左側から右側へ順に、第7吸着ノズル組立体10g、第8吸着ノズル組立体10h、第9吸着ノズル組立体10i、第10吸着ノズル組立体10j、第11吸着ノズル組立体10k、第12吸着ノズル組立体10lとする。また、部品供給部8A(あるいは8B)には複数の部品供給カセット80が、一定の間隔ピッチLでもって図示X軸方向に沿って配列されている。また、夫々の吸着ノズル組立体10の配列における一定の間隔ピッチPxは、夫々の部品供給カセット80の配列における一定の間隔ピッチLの整数倍または整数分の一の寸法であればよく、本実施形態においては、間隔ピッチPxと間隔ピッチLは同一寸法となっている。なお、以降の説明において、第1吸着ノズル組立体10a〜第12吸着ノズル組立体10lを特定して用いない場合には、単に「吸着ノズル組立体10」と示すものとする。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、第1吸着ノズル組立体10a〜第12吸着ノズル組立体10lは、互いに略同一構造を有しており、第1ヘッド部4の上方に設けられたケーシング46及びボールスプラインナット53aを備える外筒53によって、軸方向に移動可能であり、また軸を中心に回動可能に保持される。吸着ノズル組立体10は、後述するように、ケーシング内に設けられたアクチュエータ40によってその軸方向(Z軸方向)に上下移動可能に構成されるとともに、その軸を中心にθ回転できるように、スプラインシャフト44を備える。
The first
図4は、吸着ノズル組立体の先端部分の構成を示す部分拡大断面図である。図4に示すように、吸着ノズル組立体の先端部分は、部品を吸着保持するためのノズル部39が設けられており、スプラインシャフト44の先端側に固定されたホルダ31に保持されている。ホルダ31は中空の筒状部材であり、その軸方向にスプラインシャフトを貫通した状態でこれに固定されている。ホルダ31の中空部32には、その内側に延在するスプラインシャフト44の周りにノズルスプリング34が挿入されており、ノズル部39の挿入部33が挿入されるとともに、スプラインシャフト44によってガイドされて摺動可能に保持されている。挿入部33の上端33aは、ノズルスプリング34と接触しているため、ノズル部39はノズルスプリング34によって下側に付勢されている。また、ノズル部39には、矢印に示すように逃げのストロークが設けられており、部品の保持・装着時に、ノズル部39に下向きに応力が加わった場合にノズルスプリング34が変形してノズル部39が上方に移動し、保持・装着される部品に過大な応力が加わらないように構成されている。
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing the configuration of the tip portion of the suction nozzle assembly. As shown in FIG. 4, the tip portion of the suction nozzle assembly is provided with a
ノズル部39は、後述するように部品を保持するときに空気が吸引されるため、周囲のゴミがノズル部39内に吸い込まれる。よって、時間の経過と共にゴミがノズル部39内に蓄積し、挿入部33とホルダ31との摺動面35に廻り込む結果、ノズル部39が摺動不良となることがある。摺動不良になると、摺動摩擦がバネ力を超えて、ノズルが上方に逃げた状態のままとなることがある。この状態となると、部品に加わる応力が増大することになるため、後述するように、本実施形態にかかる部品実装装置では、ロードセル12を用いてこの状態を検出するための構成を有する。
As will be described later, the
また、図2に示すように、ノズル部39は、外筒53の下部である下部フレーム53bよりその先端部である保持面11aが露出された状態となっている。下部フレーム53bには、ノズル部39の先端部の位置を検出するための投光器60と受光器61から構成される検出装置が備えられている。検出装置についての具体的な構成については後述する。
Further, as shown in FIG. 2, the
各吸着ノズル組立体10は、図2,図3に示すように、スプラインシャフト44と、スプラインシャフトの下側先端に設けられたノズル部39と、スプラインシャフト44と同軸に一体構成された駆動用シャフト45と、吸着ノズル組立体10をθ回転させるためのタイミングプーリ41とを備える。
As shown in FIGS. 2 and 3, each
駆動用シャフト45は、吸着ノズル組立体10を上下動作させるためのアクチュエータ40の可動軸として機能するものであり、両端に磁石の極が形成された円筒形の永久磁石を同極が対向するように複数配置することにより固定する。タイミングプーリ41は、スプラインシャフト44に連結されており、両者はZ軸方向には相対移動可能でかつZ軸を中心とした回転方向への移動は制限される。第1吸着ノズル組立体10aのタイミングプーリ41から第6吸着ノズル組立体10fのタイミングプーリ41には、図5に示すように、タイミングベルト43が係合されている。当該タイミングベルト43の係合により第1吸着ノズル組立体10aから第6吸着ノズル組立体10fを同時的にθ回転(吸着ノズル組立体10の軸芯周りの回転)させることが可能となっている。
The
また、同様に、第7吸着ノズル組立体10gのプーリーから第12吸着ノズル組立体10lのタイミングプーリ41には別のタイミングベルト43が係合されており、これにより第7吸着ノズル組立体10bから第12吸着ノズル組立体10lを同時的にθ回転させることが可能となっている。
Similarly, another
また、夫々のアクチュエータ40は、図3に示すように、シャフト型のリニアモータにより構成され、当該シャフト型リニアモータにより対応する吸着ノズル組立体10を上下動させて、選択的に部品吸着保持又は部品実装動作を行うことが可能となっている。また、当該シャフト型のリニアモータは、ノズル組立体10に設けられた永久磁石の磁極を検出することによって、ノズル組立体の上下方向の位置検出を行うことができる。シャフト型のリニアモータの具体的構成及び、ノズル組立体の位置検出については、後述する。なお、夫々の吸着ノズル組立体10の昇降機構には、下記に説明するリニアモータによる機構のほかに、一般的に用いられる機構であるボールねじ軸とナット部による機構や、エアシリンダを用いた機構等を用いることができ、また、当該ノズル組立体の上下方向位置検出には、下記の実施形態による方法のほかに、リニアガイド、リニアスケール、ボールネジの回転角度制御などによる公知の方法を用いることができることは言うまでもない。
Further, as shown in FIG. 3, each actuator 40 is constituted by a shaft-type linear motor, and the corresponding
次に第1ヘッド部4及び第2ヘッド部14のアクチュエータとしてのシャフト型リニアモータについて説明する。シャフト型リニアモータは、吸着ノズル組立体10のスプラインシャフト44と同軸に構成された駆動用シャフト45と、第1ヘッド部4及び第2ヘッド部14のハウジング46内に設けられ、コイル48と位置検出用磁極センサ49とを備えた固定子47とを備える。駆動用シャフト45は、複数の円筒形の磁石を、そのS極同士・N極同士が対向するように配置し中空部分に空気の吸引穴が形成されている。
Next, a shaft type linear motor as an actuator of the
ハウジング46は、図6に示すように、機械的強度に十分な肉厚を有する中空の直方体の形状を有し、非磁性材料、例えばプラスチック材で作られている。
As shown in FIG. 6, the
駆動用永久磁石45aは、いずれも長さが等しい中空の円筒形の永久磁石であり、その軸方向両端がS極、N極となっている。駆動用シャフト45には、S極およびN極がそれぞれ対向するように当該駆動用永久磁石45aが、配置されている。
Each of the driving
固定子47は、中央に駆動用シャフト45を挿入可能な円形の穴が設けられた複数のコイルを当該穴がZ軸方向に重なるように積層配置され、各コイルの穴が駆動用シャフト45の挿入穴として形成される。コイル48は、駆動用シャフト45を貫通孔内に受け入れたとき、永久磁石45aに対向するように、固定子47内に位置決めされている。
The
積層されたコイルの図示下側の軸受の下側には、軸方向に並べて配置された2つの磁極センサ491,492から構成されたセンサユニット49a,49bとが設けられている(図7A,図7Bに中実シャフトの場合を示す)。2つのセンサユニット49a,49bに用いられるそれぞれの磁極センサ491,492は、駆動用シャフト45の位置によって、駆動用永久磁石45aの磁界を検出するものである。本実施例では、パーマロイ合金からなり、磁界が加わると磁気抵抗効果によって、その電気抵抗が変化するMRセンサ(Magnetoresistance Sensor) が用いられており、これには一定の電流が流されている。従って、MRセンサに電流を流し、その電圧の変化を測定することによって、磁界の変化を検出して、固定子に対する駆動用シャフト45の位置を検出することができる。
センサユニット49a,49bを構成するそれぞれ2つの磁極センサ491,492は、図7Aに示すように、駆動用シャフト45に組み込まれる永久磁石45aの軸方向寸法の略半分の間隔をおいて配置されている。その結果、図7Aの状態では、一方の磁極検出センサ492が略最大の磁界強さを検出するときに、他方の磁極検出センサ491が略0の磁界強さを検出することができる。センサユニット49a,49bにより駆動用シャフト45の位置検出及びその検出方法については、後述する。
As shown in FIG. 7A, the two
各吸着ノズル組立体10は、シャフト型リニアモータ40によりZ軸方向に上下移動することができるように構成されている一方、重力により吸着ノズル組立体10が下がらないように、バネ52により図示上方向に付勢された状態で保持されている。なお、バネ52を受けるバネ座55は、駆動用シャフトが原点位置にある時、固定子47の下端と接触し、これ以上駆動用シャフトが上昇しないようにするストッパとしても機能する。これによる駆動用シャフトの原点検出の方法については、後述する。
Each
図8Aは、模式的に示したシャフト型リニアモータ40の駆動制御及び位置検出するための制御回路のブロック図である。図8Aに示すように、シャフト型リニアモータ40を駆動制御するサーボコントローラサーボアンプ110は、実装制御装置100の一部を構成するものであり、アンプ部112と、コントローラ部111とから構成される。アンプ部112は、例えば実装制御装置101の制御演算部100中の上位コントローラ100aから入力される動作指令信号を受け、動力線を介して固定子47のコイル48に給電するものである。サーボコントローラサーボアンプ110のアンプ部111から出力された駆動電流によって、コイル48に電流が流れ、コイル48と、駆動用永久磁石45aのN極或いはS極との間に斥力が働き、駆動用シャフト45が固定子47に沿って所定のZ軸方向に移動する。
FIG. 8A is a block diagram of a control circuit for drive control and position detection of the shaft type
サーボコントローラサーボアンプ110のコントローラ部111は、周期カウンタ113、各周期の分解性能テーブル114、パルス信号受信部115、演算部116を備える。周期カウンタ113は、駆動周期のどの位置に駆動用シャフト45が存在するかを検出するために、後述する磁界周期を複数のパルス(本実施形態では、説明の便宜上1000で説明する。に分割して、各周期カウンタの駆動パルスをカウントするものである。各周期の分解能テーブル114は、駆動用シャフトに設けられた磁界周期ごとの長さを格納するためのデータであり、後述するように、駆動用周期に設けられた磁界周期が完全に同じでないことに基づく位置検出の補正に用いられるものである。
The
駆動用シャフト45が、固定子47に沿って移動するのに伴って、駆動用シャフト45に設けられた駆動用永久磁石45aは、固定子47に設けられたセンサユニット49a,49bの磁極センサ491,492の上を通過する。前述したように、駆動用永久磁石45aは、例えば、Z軸方向の長さが4mmであるとすると、4mmごとに、N極およびS極が形成されているため、磁界周期は8mmとなる。駆動用シャフトの移動に伴って、磁極センサ491,492と各永久磁石との相対位置が変化するに伴い、磁極センサ491,492の抵抗値が変化する。
As the
磁極センサ491,492には一定の電流が流されているから、駆動用永久磁石45aが移動すると、磁界周期の磁界強さに応じて磁極センサ491,492からそれぞれ磁界強度信号が出力され、A/D変換回路110に入力される。各磁極センサ491,492から出力される磁界強度信号は、磁界周期の磁界強さと同様に、略サイン波の軌跡をとることとなる。A/D変換回路110は、この磁界強度信号をA/D変換して増幅してパルス信号受信部115に入力する。パルス信号受信部115は、連続的に入力されるデジタル信号を波形整形することによって、所定のデジタル信号を生成し、演算部116に出力する。演算部116は、入力された波形整形されたデジタル信号の値に基づいて、下記のように、駆動用シャフト45の原点検出及び位置算出を行う。
Since a constant current flows through the
原点検出の方法を以下に説明する。本実施形態においては、駆動用シャフト45が上側に移動し、バネ座55が固定子47の下端と接触した場合、コイルに印加する電流値が変化することを利用し、その電流値を検出することにより、原点検出を行う。すなわち、図10Bに示すように、駆動用シャフト45が上側に移動し、図中の点Aにおいて、バネ座55が固定子47の下端と接触し、これ以上上向きに移動できなくなる。このとき、図8Bに示すように、コイルに印加される電流の値は、シャフトが移動できないにもかかわらずこれを移動させようとするため、点Aを境に上昇する。
The origin detection method will be described below. In the present embodiment, when the
サーボコントローラサーボアンプ110は、この電流値が上昇を開始し、しきい値を超えた時に存在する駆動シャフトの位置に基づいて原点検出を行い、以下に示すように当該位置を基準として駆動用シャフトの位置検出を行う。なお、この際、駆動用シャフト45は停止しているため、それぞれの磁極センサから出力される出力値は一定の値を示すので、この要件を原点検出の条件に加えることでより安定した検出が可能となる。
The servo
本実施形態では、図8Cに示すように、上記した駆動用シャフト45が上向きに移動し、バネ座55が固定子47の下端と接触したことによって、電流値がしきい値を超えかつ2つの磁極センサの出力が変化しないことが検出されると、当該位置から駆動用シャフト45を下降させるように制御する。そして、磁極センサ491,492のいずれか一方(図中においては、2つのセンサを区別する必要がないため、第1又は第2の磁極センサとして表記している。)の出力が最初に0となった位置を原点とする。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8C, the
また、原点位置決定の別の方法としては、図8Dに示すように、駆動用シャフト45が上向きに移動し、バネ座55が固定子47の下端と接触した位置、すなわち、コイルに印加される電流の値が上昇を開始したときに駆動用シャフト45が存在する位置をそのまま原点としてもよい。
As another method for determining the origin position, as shown in FIG. 8D, the
次に、駆動用シャフト45の位置検出の具体的な検出算出例を図9Aを用いて説明する。図9Aにおいて、駆動用永久磁石45aのZ軸方向長さが4mmであるとすると、N極間の距離Hは8mmとなる。図9Aにおいて駆動用シャフト45がZ軸方向下側に移動した場合を想定すると、2つの磁極センサ491,492は、それぞれ磁界の強さを電圧(本実施形態では、−5V〜+5Vの間の出力範囲とする。)として出力し、その出力信号は、図9Bに示すような略サイン波の磁界強度信号となる。ここで、2つの磁極センサ491,492は、1つの駆動用永久磁石45aのZ軸方向の長さの略半分の間隔、すなわち、2mmの間隔を置いて配置されているため、出力された磁界強度信号のサイン波の位相はπ/2ずれたものとなる。
Next, a specific detection calculation example of the position detection of the
ここで、2つの磁極センサ491,492から出力された磁界強度信号をデジタル値に変換するA/D変換回路110の電圧値(図9Bにおいて縦軸方向)の測定分解能を±500、磁界周期方向(図9Bにおいて横軸方向)を1000とすると、検出精度の分解能は、8mm/1000=8μmごととなる。
Here, the measurement resolution of the voltage value (vertical direction in FIG. 9B) of the A /
ここで、図9Bにおいて、2つの磁極センサ491,492から出力された場合について説明する。駆動シャフト45の位置を検出するためには、原点からの移動距離を基準として駆動シャフト45の位置を検出することとなる。すなわち、上述のように、コイルに印加される電流値を検出することにより検出された原点に駆動シャフトを移動させ、図示下側方向に移動させる。このとき、磁極センサ491,492の原点位置における出力値と同じ出力値を取る点(図9Bでは、センサ491の出力が0であり、センサ492の出力が極大値をとる位置)をそれぞれ検出点として認識し、原点に近い順に第1検出点、第2検出点・・・とする。原点及び各検出点の間を1つの磁界周期とする。
Here, in FIG. 9B, a case where the signals are output from the two
各周期の分解能テーブル114には、図9Cに示すような各周期の周期方向パルス数ごとにおける分解能の情報が格納されている。上記のように本実施形態においては、磁界周期方向の分解能は1000であるので、1つの周期、すなわち2つの磁石の合計長さ寸法を1000で割った値が1つのパルスの分解能となる。また、駆動用シャフト45に組み込まれる駆動用永久磁石45aは、ほぼ同じZ軸方向長さに構成されてはいるが、加工時における長さのばらつきなどが生じる場合があり、これが磁界周期のばらつきとなる。このばらつきは、原点から遠ざかるほど累積的に加算されるため、原点から遠い位置における位置検出の精度が劣化する。よってこの周期長のばらつきを補正するために、磁界の周期ごとに各周期の長さの情報を分解能テーブル114に記憶させておく。図9Cにおいては、第1周期が周期長8.1mmであり1つのパルスの分解能が8.1μmとし、第2周期が周期長8.2mmであり1つのパルスの分解能が8.2μmとした場合について図示している。
The resolution table 114 for each period stores resolution information for each period direction pulse number as shown in FIG. 9C. As described above, in the present embodiment, since the resolution in the magnetic field periodic direction is 1000, one cycle, that is, a value obtained by dividing the total length of two magnets by 1000 is the resolution of one pulse. Further, although the drive
ここで、磁極センサ491,492のそれぞれの出力値が図9Bにおける点Bのような出力(例えば、磁極センサ491の出力が−2V、磁極センサ492の出力が+2V)であった場合、原点からみて、第1検出点を通過しているので、点Bは第2周期に位置する点であることが判明する。また、点Bは、図9Dに示すように円内角度ATTNは、(−2/2)×(180/π)=−45度であり、磁極センサ491の出力が負であったので180−45=135度となる。したがって、上記磁極センサの波形より、Z1のポイントは270度の位置であり、そのポイントから反時計回りに回転するので、検出位置は、第2周期の周期長8.2mm×(225度/360度)=5.125mmとなり、第2周期の開始位置すなわち第1検出点を基準として5.125mm移動したこととなる。
Here, when each output value of the
また、駆動用シャフト45が1つ周期を超えて移動しているので、第1検出点を基準とした距離に第1周期長(すなわち、駆動用永久磁石2つ分の長さ)の8.1mmを加算する。よって、原点からの移動距離は、13.225mmとして出力される。
In addition, since the
なお、移動距離演算時に加えられる磁界の周期長は、上述のようにテーブルデータとして予め記憶する代わりに、一律に駆動用永久磁石2つ分の長さとして算出してもよい。 Note that the period length of the magnetic field applied during the calculation of the movement distance may be calculated as the length of two driving permanent magnets instead of preliminarily storing it as table data as described above.
上述のように、第1ヘッド部4及び第2ヘッド部14は、コイル38の上下に設けられた軸受50a,50bにより駆動用シャフト45をその軸がコイル38の中心軸と一致するようにガイドしているため、駆動用シャフト45が固定子47の中でX軸方向及びY軸方向にずれないように構成されている。したがって、θ回転用モータ42aにより吸着ノズル組立体10fをその軸中心に回転した場合であっても、上記のようにセンサユニットと駆動用シャフト45に組み込まれる駆動用永久磁石45aとの隙間は、略一定になるように構成されており、上記のように2つの磁極センサ491,492を有するセンサユニット49aで駆動用シャフト45の移動距離を検出することができる。
As described above, the
次に、吸着ノズル組立体10の先端に設けられているノズル部39を検出するための機構について説明する。図10Aは、検出装置とノズル部との位置関係を示す概略平面図である。図10Bは、検出装置とノズル部39bとの位置関係を示す概略側面図である。本実施形態においては、ノズル部39の先端部が投光器60からの光を遮光することを受光器61で検出することによりノズル部39の位置を検出する。
Next, a mechanism for detecting the
図10に示すように、投光器60及び受光器61は、X軸方向に配列された6本の吸着ノズル組立体の配列方向に沿って2組が配置されている。すなわち、図10Aの図示下側の投光器60及び受光器61は、吸着ノズル組立体10a〜10fを検出し、図示上側の投光器60及び受光器61は、吸着ノズル組立体10g〜10lを検出する。また、図10Bに示すように、投光器60から射出された光Lは、受光器61に到達するまでの光路中に、6本のノズル部39のいずれか(図10Bにおいては、吸着ノズル組立体10f)が存在した場合は遮光され、受光器61に到達することができない。したがって、ノズル部39のZ軸方向位置を検出することができる。
As shown in FIG. 10, two sets of the
本実施形態においては、発光器60は、光源として発光LEDを用い、受光器61は、CCDラインセンサを用いている。CCDラインセンサはZ軸方向に延在するように配置されており、分解能は64μm程度となる。
In the present embodiment, the
次にノズルの位置検出についての処理について説明する。図11Aは、ノズル部の位置検出を行うための制御回路のブロック図である。ノズル部の位置検出を行うための制御回路は、制御演算部100内の制御回路の一部を構成するものであり、検出位置を演算するための検出演算部117,投光器60及び受光器61を制御し受光器61からのCCD出力信号を処理演算するセンサコントローラ118を備える。また、図8Aに示したシャフト型リニアモータを駆動制御するための制御回路とその一部を共通にする。
Next, a process for detecting the position of the nozzle will be described. FIG. 11A is a block diagram of a control circuit for detecting the position of the nozzle portion. The control circuit for detecting the position of the nozzle part constitutes a part of the control circuit in the
なお、ノズル部の位置検出においては、前提として、全ノズル高さが同一であることが条件となる。このため、下記の手順でノズルの高さを同一にすることが求められる。図19は、当該ノズルの高さ調整の説明図である。ノズル高さ調整においては、調整用の治具ノズル39x及び、高さ基準を設定するための検査治具39rを用いる。治具ノズルは、上下方向への逃げを持たないノズルである。まず、実装装置101の実装装置基台16の上面16uに検査治具39rを設置し、ノズル部に治具ノズル39xを装着する。本実装装置は、部品供給部から部品をノズルで吸着し取出す際のノズル下降位置である吸着高さ、及び基板に部品を装着する際のノズル下降位置である装着高さは実装装置基台16の上面16uを基準として、決められた位置に設定されているため、上面16uからの位置を検出する必要がある。
In detecting the position of the nozzle portion, it is a precondition that all nozzle heights are the same. For this reason, it is requested | required that the height of a nozzle may be made the same with the following procedure. FIG. 19 is an explanatory diagram of the height adjustment of the nozzle. In the nozzle height adjustment, an
検出動作としては、まず、治具ノズル39xを検査治具39rの上面に押しつける。このときのノズル高さの位置情報であるサーボコントローラアンプ110のエンコーダ値に対し、基準面からの高さ(すなわち、検査治具の高さ)の情報を割付け、上位コントローラ100aで記憶する。1つのノズルについての位置情報の検査を終了すると、すべてのノズルについて、同様に検査を行う。以上の工程により、全てのノズルは共通の基準高さにおけるそれぞれのアクチュエータのエンコーダ値が求められ、この情報に基づいて、下記に示すように基準面から任意の位置にノズルを位置決めすることができる。
As a detection operation, first, the
次にノズル部の位置検出について説明する。本実施形態においては、ノズル部の位置検出は、受光器61のCCDラインセンサからの出力値によって行う。すなわち、ノズル部39がCCDラインセンサを遮蔽する面積によりCCDラインセンサの出力値が異なるため、当該出力値を検出することによりノズル部39の位置を検出する。しかし、ノズル部39は、発光器61からのX軸方向の距離が異なるため、光Lの拡散の影響により、ノズルのX軸方向位置によってノズル部39が同じZ軸方向位置であったとしても、CCDラインセンサからの出力値が異なる。この問題を解決するために、ノズル部ごとのCCDラインセンサの出力とノズルのZ軸位置との関係を示すノズル補正値119bを記憶部119に記憶し、当該ノズル補正値119bの情報によりノズルの位置を検出する。
Next, the position detection of the nozzle part will be described. In the present embodiment, the position of the nozzle portion is detected by the output value from the CCD line sensor of the
図12Aは、ノズルの位置検出についてのノズル補正値を決定するための処理の流れを示すフローチャートである。まず、1つのCCDラインセンサで検出するノズルの数Nを設定する(#10)。本実施形態では、上述のように6本のノズル部を1つの投光器60及び受光器61により位置検出を行うため、Nとして6を設定する。
FIG. 12A is a flowchart showing a flow of processing for determining a nozzle correction value for nozzle position detection. First, the number N of nozzles detected by one CCD line sensor is set (# 10). In the present embodiment, 6 is set as N in order to detect the position of the six nozzle portions by one
次いで、1番目のノズルの補正値の設定を開始する(#11)。最初にノズルごとにサンプリングポイントSmaxを設定する(#12)。サンプリングポイント数Smaxは、当該CCDラインセンサの検出エリアにおけるCCDラインセンサの出力値の基準位置の数であり、検出エリアの幅及びCCD分解能などにより流動的に設定することができるが、下記に示す検量線の傾き、切片の近似精度を高精度で得るために、概ね5つ程度であることが好ましい。本実施形態では、5として説明を続ける。 Next, the setting of the correction value for the first nozzle is started (# 11). First, a sampling point Smax is set for each nozzle (# 12). The sampling point number Smax is the number of reference positions of the output value of the CCD line sensor in the detection area of the CCD line sensor, and can be set fluidly depending on the width of the detection area, the CCD resolution, etc. In order to obtain the inclination of the calibration curve and the approximation accuracy of the intercept with high accuracy, it is preferably approximately five. In this embodiment, the description is continued as 5.
サンプリングポイント数Smaxが決定すると、図12Bに示すように、当該CCDラインセンサの検出エリアをサンプリングポイント数Smaxで割ることによりサンプリング間隔Lenが算出される(#13)。次いで、1つめのノズル部39についての1番目のサンプリングポイントにおける検出が開始される(#14)。
When the sampling point number Smax is determined, as shown in FIG. 12B, the sampling interval Len is calculated by dividing the detection area of the CCD line sensor by the sampling point number Smax (# 13). Next, detection at the first sampling point for the
具体的には、1番目のノズル(ここでは、吸着ノズル組立体10a〜10fのノズル部の位置の補正値の設定を行うものとし、吸着ノズル組立体10aから順に行うこととする。)を開始位置まで移動させる(#15)。当該位置は、上述の駆動用シャフト45の原点からの所定距離下側の位置として設定されている。すなわち、駆動用シャフト45の位置によりノズル部39の先端位置が決定され、当該ノズル部39の開始位置を設定することができる。よって、ノズル部39のサイズが異なればその先端が開始位置にあるときの駆動用シャフト45の位置が異なることとなる。
Specifically, the first nozzle (here, the correction value of the position of the nozzle portion of the
当該ノズル部39が開始位置にある時の受光器61のCCDラインセンサの出力値D(1)をセンサコントローラ118が検出する(#16)。当該出力値D(1)は、センサコントローラ118から検出演算部117に送信され、一時的に記憶される。
The
次いで、検出するサンプリングポイントを1つインクリメントし(#17)、2番目のサンプリングポイントでのセンサ出力D(2)を検出する。このような#16〜#19までの処理を繰り返し行いすべてのサンプリングポイントについて検出する。なお、このとき、検出するサンプリングポイントがサンプリングポイントの最大値であるかが判断され(#18)、次の検出すべきサンプリングポイントが存在する場合は、当該ノズル部39を下げるために駆動用シャフト45をサンプリング間隔分下に移動させる(#19)。すべてのサンプリングポイントについてのセンサ出力値D(1)〜D(5)を所得すると、検出演算部は、近似演算を行う(#20)
Next, the sampling point to be detected is incremented by one (# 17), and the sensor output D (2) at the second sampling point is detected. Such processing from # 16 to # 19 is repeated to detect all sampling points. At this time, it is determined whether the sampling point to be detected is the maximum value of the sampling point (# 18). If there is a sampling point to be detected next, the drive shaft is lowered to lower the
近似演算は、図13に示すように、上記のようにして得られたすべてのサンプリングポイントについてのセンサ出力値D(1)〜D(5)に近似するような一次近似を行う。すなわち、X軸を駆動用シャフト45の位置、Y軸をCCDセンサの出力値とした場合において、センサ出力値D(1)〜D(5)から一次近似で検量線(Y=aX+b)の傾き(a)及び切片(b)を算出し、一次関数の式の情報を求める。このとき、センサ出力が所定値である高さ位置をセンサ原点として設定する。なお、本実施形態において検量線を一次近似とする理由は、発光器60からの光が平行でCCDラインセンサの取り付け角度が光の入射方向に対して鉛直である場合は、ノズル部39の移動距離とセンサの出力値の比が1:1になるが、光源が平行ではなかったり取り付け角度が鉛直でない場合は、1:aの比例関係となるためである。ただし、発光器60又は受光器61に設けられているレンズの収差の影響がある場合は、比例関係にならないため、2次、3次の近似とすることもできる。なお、CCDラインセンサの出力とする精度(CCD分解能)をサンプリング間隔としてすべてのサンプリングポイントでセンサ出力を計測することで近似処理を省略することも可能である。
As shown in FIG. 13, the approximation calculation performs linear approximation that approximates the sensor output values D (1) to D (5) for all the sampling points obtained as described above. That is, when the X axis is the position of the driving
これらの処理を繰り返し行ったあと、2番目のノズル(吸着ノズル組立体10bのノズル部39)の計測を行い(#21)、すべてのノズルの計測が行われると(#22でYes)、ノズル毎の当該検量線の式の情報をノズル毎のノズル補正値119bの情報として、吸着ノズル組立体10と対応させて記憶させる。
After repeating these processes, the second nozzle (
このようにして得られたノズル補正値119bの情報は、本実施形態にかかる部品実装装置を自動運転する場合において、ノズル部の種々の状態を検知する場合に用いられる。具体的には、(1)ノズル部の高さを常に自動運転中に計測することによって吸着時及び実装時に、ノズル部の高さの情報をフィードバックすることができる。(2)ノズル高さ不良(例えば、ノズルの先端が曲がっている場合など)のノズルの判定ができる。(3)ノズル部の上方への逃げ摺動不良の判定を行うことができる。(4)部品の保持姿勢の検出(吸着した部品がどのように保持されているかの判定)を行うことができる。(5)実装時における部品の持ち帰りの判定を行うことができる。 Information on the nozzle correction value 119b obtained in this way is used when various states of the nozzle portion are detected when the component mounting apparatus according to the present embodiment is automatically operated. Specifically, (1) by always measuring the height of the nozzle part during automatic operation, information on the height of the nozzle part can be fed back at the time of suction and mounting. (2) It is possible to determine a nozzle with a defective nozzle height (for example, when the tip of the nozzle is bent). (3) It is possible to determine whether or not the sliding escape failure is above the nozzle portion. (4) It is possible to detect the holding posture of the component (determination of how the sucked component is held). (5) It is possible to determine whether or not a component is brought home during mounting.
これらの判定をどのようにして行うかについて以下説明する。図14は、本実施形態にかかる部品実装装置の自動運転時の吸着・実装動作のフロー図である。このフロー図では、部品を吸引・実装する処理についての説明であり、前提として、部品の厚みなどのサイズの情報として部品ライブラリ119aが記憶部119に記憶されているものとし、吸着ノズル組立体10に取り付けられているノズルについてのノズル補正値119bの情報は既知であるとする。
How these determinations are made will be described below. FIG. 14 is a flowchart of the suction / mounting operation during automatic operation of the component mounting apparatus according to the present embodiment. This flowchart is a description of processing for sucking and mounting components. As a premise, it is assumed that the
本実施形態にかかる部品実装装置は、自動運転時において、駆動しないノズルが待機しているZ軸方向位置が、前記投光器60および受光器61が遮光されないような高さとなっている。
In the component mounting apparatus according to the present embodiment, during automatic operation, the Z-axis direction position where a nozzle that is not driven is waiting is high enough to prevent the
図20に、実装装置のノズルの上下駆動及びノズル高さとノズル昇降速度に関するタイミングチャートを示す。 FIG. 20 is a timing chart regarding the vertical drive of the nozzle of the mounting apparatus, the nozzle height, and the nozzle lifting speed.
本実施形態にかかる部品実装装置の実装工程では、図20に示すように、最初に、部品の吸着を行う(#30)。部品の吸着は、部品を吸着させるべく特定された吸着ノズル組立体10のノズル部39を実装する部品の上方にX軸、Y軸方向移動させたあと、リニアモータを駆動させてZ軸方向にノズル部39を所定幅下降させて、ノズル部39から部品を吸引して保持する。部品を吸着するためにノズル部39が下降する距離は、ノズルの待機位置から、部品供給部不干渉範囲Hf及び部品吸着面までの高さHgの合計距離である。ここで、部品供給部不干渉範囲Hfは、部品供給部に部品を取出しにノズルが下降する際、ノズルは部品供給部の部品供給高さ(装着面高さと同一)まで下降する。部品供給部上では、予め部品供給部不干渉範囲Hfまでノズルを下降しておいた場合、部品供給部上をノズルがXY方向に移動しても、ノズルは何ら当たるものがないという限界の高さを意味する。
In the mounting process of the component mounting apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. 20, the component is first sucked (# 30). The component is picked up by moving the X-axis and Y-axis directions above the component mounting the
このときのノズル部39の下降の途中において、ノズル部39が検出範囲Hcを通過するとき、ノズル部39が投光器からの光を遮光し、CCDラインセンサの出力値が、上記のようにして決定されていたノズル補正値119bの原点における出力値となったタイミングにおいて、駆動用シャフト45の位置を測定する。当該測定された駆動用シャフト45の位置を基準として、部品保持位置までの所定幅Hgだけノズル部39を下降させる。このときのノズル部39の下降幅の移動量の検出及び制御は、上記位置検出用磁極センサ49による駆動用シャフト45の位置検出により行う。すなわち、上記のノズル補正値119bによりノズル先端における原点が既知であるため、駆動用シャフト45の位置に基づいて当該距離から算出される部品間での距離分だけノズル部39を下降させる。
When the
次いで、ノズル高さ位置決め動作を行う(#31)。ノズル高さ位置決め動作は、図15に示すように、ノズル補正値119bを参照することにより、ノズルに吸着した部品200の下端が、センサ計測原点Rに一致するように、駆動用シャフト45の高さ位置を制御し、当該駆動用シャフト45の位置を算出する。具体的には、部品を吸着保持したノズル部が一旦待機位置に上昇移動し、その位置から一つずつノズルを下降させ、CCDラインセンサの出力値がノズル補正値119bの原点における出力値となったタイミングにおいて、駆動用シャフト45の位置を測定する。
Next, a nozzle height positioning operation is performed (# 31). As shown in FIG. 15, the nozzle height positioning operation is performed by referring to the nozzle correction value 119b so that the lower end of the
ノズル高さ補正(#31)が完了すると、続いて部品の高さ検出処理、すなわちZ軸方向の部品の吸着保持姿勢が適正であるかの判断を行う。すなわち、ノズルが吸着している部品の厚み寸法の情報を部品ライブラリ119aより読み込み、当該ノズル高さ補正における駆動用シャフト45の高さ位置とノズル原点時における高さ位置との差分を比較して、所定値以上であれば、ノズル部39が部品を適正な方向に吸着保持していないと判断する。すなわち、図16に示すように、ノズル部39が部品を適正に吸着保持している場合は、ノズル部39の先端がセンサ計測原点Rに一致する場合と比較して、ノズル高さ保税動作ノズル高さ位置決め動作により測定された駆動用シャフト45の高さ位置は、部品200の厚み寸法分上昇していることとなる。したがって、ノズル高さ位置決め動作により測定された駆動用シャフト45の高さ寸法を測定することにより、ノズルに吸着されている部品の保持状態を判断することができる。
When the nozzle height correction (# 31) is completed, the component height detection process, that is, the determination of whether or not the component suction holding posture in the Z-axis direction is appropriate is performed. That is, the information on the thickness dimension of the component sucked by the nozzle is read from the
具体的には、測定された吸着部品200の厚みを測定すると、当該測定された厚みデータを上位コントローラ100aに送る。一方、同時に部品実装装置本体のコントローラ(図示なし)から吸着されている部品の部品番号が読み込まれ、上位コントローラ100aは、予め記憶されている部品ライブラリ119aを参照して、部品ごとの対応する厚みの標準データを読み込む。当該2つの厚みのデータが上位コントローラ100aで比較され、当該測定された部品厚みが、部品により予め定められている所定値より大きい場合は、吸着不良との判定結果が出力される。
Specifically, when the measured thickness of the
吸着保持が適正であると判断された場合(#32においてYes)、第1ヘッド部4は、部品200が吸着されているノズルを認識カメラ9の情報にくるように移動し、部品の吸着姿勢を撮像してXYθ方向の吸着保持姿勢が適正であるかの判断を行う(#33)。すなわち、本実施形態において、投光器60及び受光器61は、X軸方向について検出するため、部品の厚み寸法(すなわち、Z軸方向)しか計測することができず、X、Y、θ方向への部品の吸着ずれを検出することができない。よって、認識カメラ9により、適正な位置に当該部品を実装するために、これらの保持位置及びθ回転を検出する。当該判断においても、部品ライブラリ119aを参照して、部品ごとの対応するX,Y方向寸法及びθ回転角度を検出し、予め定められている許容範囲を超えていた場合は、吸着不良との判定結果が出力される。
When it is determined that the suction holding is appropriate (Yes in # 32), the
なお、Z軸方向の部品の吸着保持姿勢(#32)及び、XYθ方向の吸着保持姿勢(#33)が適正ではないと判断された場合は、当該ノズルに吸着されている部品を廃棄する(#40)。 If it is determined that the suction holding posture (# 32) of the component in the Z-axis direction and the suction holding posture (# 33) in the XYθ direction are not appropriate, the component sucked by the nozzle is discarded ( # 40).
なお、ヘッド部4に設けられているノズル部39のうち、この工程において部品を吸着保持するノズル部39が複数存在する場合は、上記処理を繰り返し、所定のノズルすべてに適正に部品を吸着保持させる。そして、すべてのノズル部39について部品200の吸着保持がXYZθ方向ともに適正であると判断された場合は、当該部品200の実装を開始する(#35)。このとき、必要に応じて部品の実装方向を変更する場合は、実装前に吸着ノズル組立体10をθ回転させる(#34)。
Of the
部品実装(#35)においては、XYロボット5によりヘッド部4をXY方向の所定位置に移動させ、基板2までの装着高さ及び、XY装着座標位置を補正しながら、ノズル部39先端に吸着保持されている部品200を基板の所定位置に実装する。
In component mounting (# 35), the
部品の実装が終了すると、再度、ノズル高さ位置決め動作を行う(#36)。すなわち、基板に部品を実装するためにノズル部が下がった状態から待機位置へ上昇移動する移動中に、ノズル部39の下端(後述する実装ミスにより部品持ち帰りの場合は部品200の下端になる)がセンサ計測原点Rに一致するタイミングにおいて、駆動用シャフト45の高さ位置を測定し、当該駆動用シャフト45の位置を算出する。
When the component mounting is completed, the nozzle height positioning operation is performed again (# 36). That is, the lower end of the
次いで、ステップ#36で測定された駆動用シャフト45の位置と、実装開始時における駆動用シャフトの位置を比較して高さ検出を行い(#37)、吸着ノズル組立体10のノズル部39先端が適正位置にあるかを判断する。すなわち、ステップ#36で測定された駆動用シャフト45の位置と実装開始時における駆動用シャフトの位置との差分が適正範囲内にあるか否かを判断する。
Next, the position of the
適正範囲内にある場合(#37でYes)には、第1ヘッド部4は、部品200が吸着されているノズルを認識カメラ9の撮像位置に移動させ、ノズル部39を撮像して部品がノズル部39に保持されていないかについての判断を行う(#38)。すなわち、実装ミスによる部品200の持ち帰りとノズル上がり(例えば摺動不良などに起因する。)が同時に起こっているような場合は、部品の持ち帰りがあったとしても#37で適正範囲であると判断されるおそれがあるため、ノズル部39をした側から撮像して部品がノズルに保持されていないかを確認する。当該判断により部品が残っていないと判断された場合(#38でNo)は、引き続いて生産継続判断を行う(#39)。
When it is within the appropriate range (Yes in # 37), the
生産継続判断は、生産条件データを参照し、生産を継続するか、停止するかを判断する。生産条件データは、本実施形態にかかる部品実装装置の記憶部に格納されており、以下のような生産条件が記憶されている。すなわち、ノズル先端異常(#44)を検出したとき、設備を停止するか、また、ヘッド部4を構成する吸着ノズル組立体10のうち、不良ノズルとなった吸着ノズル組立体10以外の吸着ノズル組立体10で生産継続するか、部品保持姿勢不良の状態で部品を吸着した場合、何回でノズルを不良ノズルであると判定するかなどの状態である。生産継続判断の処理において、生産を継続すると判断された場合は、次の部品実装の動作へ移行する(#48)。
In the production continuation determination, the production condition data is referred to and it is determined whether the production is continued or stopped. The production condition data is stored in the storage unit of the component mounting apparatus according to the present embodiment, and the following production conditions are stored. That is, when the nozzle tip abnormality (# 44) is detected, the equipment is stopped, or the suction nozzles other than the
次に、上記部品の吸着・実装のフローにおいて、不良であるとの判断がされる場合について個別的に説明する。 Next, a case where it is determined that there is a defect in the above-described component adsorption / mounting flow will be described individually.
第1に、上記図14において、Z方向及びXYθ方向の保持姿勢が適正ではないと判断された場合(#32,#33でNo)、ノズル部39に吸着されている部品200を廃棄する(#40)。次いで、リトライの記憶を行う(#41)。すなわち、ノズル部39が部品を適正な姿勢に保持できなかったことを生産条件データに追加し、生産継続判断における参照とするものである。当該記憶が終了すると、生産条件の判断(#39)を行い、次工程の処理へ移行する(#48)。
First, in FIG. 14, when it is determined that the holding postures in the Z direction and the XYθ direction are not appropriate (No in # 32 and # 33), the
次に上記図14において、吸着ノズル組立体10のノズル部39先端が適正位置にないと判断された場合(#37においてNo)について説明する。すなわち、上述のように、ステップ#36で測定された駆動用シャフト45の位置と実装開始時における駆動用シャフトの位置との差分が適正範囲内にないと判断された場合である。この場合は、まず、ステップ#36で測定された駆動用シャフト45の位置が実装開始時における駆動用シャフトの位置と比較して上側にあるか否かについて判断する(#42)。
Next, the case where it is determined in FIG. 14 that the tip of the
すなわち、ステップ#36で測定された駆動用シャフト45の位置が実装開始時における駆動用シャフトの位置よりも上に存在すると判断された場合(#42でYes)は、当該吸着ノズル組立体10のノズル部39先端に部品が残っている場合であり、実装ミスによる部品持ち帰りであると判断し、当該持ち帰りが発生したことを示す信号を出力する。次いで、当該出力を受信すると、部品を廃棄し(#40)、リトライの記憶を行う(#41)。さらに、生産条件の判断(#39)を行い、次工程の処理へ移行する(#48)。
That is, when it is determined that the position of the
ステップ#36で測定された駆動用シャフト45の位置が実装開始時における駆動用シャフトの位置よりも下に存在すると判断された場合(#42でNo)は、ノズル部39の先端異常であると判断する。ノズル部39の先端異常の具体例としては、ノズル部39の先端の折れや曲がり、ノズル部39の摺動不良により上方への逃げから元の位置に戻らなくなった場合が挙げられる。この場合は、ノズル不良のフラグをONにする(#45)。
If it is determined that the position of the
最後に、部品廃棄を行った場合(#40)及びノズル不良のフラグがONになった場合(#45)の処理において、生産継続判断を行い、部品の吸着・実装の継続を行わないと判断した場合(#39)について説明する。上述のように生産継続判断は生産条件データを参照し、生産を継続するか、停止するかを判断するものであり、個々で停止にすると判断した場合、NGメッセージを表示(#46)して部品実装装置の自動運転を停止する。またノズル不良のフラグがONとなっている場合は、ノズル部の状態をチェックするためロードセル測定の処理に移行する(#47)。 Finally, in the processing when the parts are discarded (# 40) and when the nozzle failure flag is turned on (# 45), the production continuation determination is made and it is determined not to continue the suction and mounting of the parts. The case (# 39) will be described. As described above, the production continuation determination refers to the production condition data to determine whether the production is to be continued or stopped. If it is determined that the production is to be stopped individually, an NG message is displayed (# 46). Stop automatic operation of the component mounting equipment. If the nozzle failure flag is ON, the process proceeds to load cell measurement processing to check the state of the nozzle portion (# 47).
ロードセル測定について説明する。図17は、ロードセル測定を行うための制御回路のブロック図である。ロードセル測定を行うための制御回路は、制御演算部100内の制御回路の一部を構成するものであり、ロードセルからの出力値を演算するための検出用アンプ120を備える。また、図8Aに示したシャフト型リニアモータを駆動制御するための制御回路とその一部を共通にする。
The load cell measurement will be described. FIG. 17 is a block diagram of a control circuit for performing load cell measurement. The control circuit for performing load cell measurement constitutes a part of the control circuit in the
ロードセル測定は、特にノズル部の摺動不良が起こっているかについて判断する。具体的には、吸着ノズル組立体10がロードセル12の上方に位置するようにヘッド部4を移動させた後、吸着ノズル組立体10を下降させてノズル部39をロードセル12上に下ろし、ロードセル12の出力値を測定する。
In the load cell measurement, it is determined whether or not the nozzle portion has a sliding failure. Specifically, after moving the
測定条件としては、ノズル部39を緩やかにロードセル12に下降させた場合におけるロードセルの出力値(静的出力)と、吸着、実装時と同じ動作条件における出力値(動的出力)とを測定する。静的出力は概ね図18Aに示すように、直線的に出力値が上昇し、所定の値で出力値の変化率が変わり、なお直線的に出力値が上昇する経時変化となる。この場合において、図18Aに示すS点の一定値を静的出力の計測値とする。一方、動的出力は概ね図18Bに示すように、最初に急激に大きな値を取り、その後振動して最終的に直線的に出力値が上昇する経時変化となる。この場合において、図18Bに示すT点の最大値及びU点の一定値を動的出力の計測値とする。なお、これらの計測値は、測定のばらつきを平準化するため、複数回(例えば3〜5回)の測定の平均値とすることが好ましい。
As measurement conditions, an output value (static output) of the load cell when the
これらの3つの計測値を予め記憶部119に記憶させておいた基準値119cと比較する。基準値119cは、ノズル部39の交換時など初期状態において測定した上記3点のロードセル12の出力値である。当該基準値119cと測定値とを比較し、予め設定された許容範囲内にあるかを演算する。測定値が当該許容範囲を超えた値となった場合、ロードセル測定の処理において、ノズル部39が不良であることを示す信号を出力する。
These three measured values are compared with a reference value 119c stored in the
なお、ロードセル測定の処理の実行のタイミングは、実施形態に示すように生産継続判断に続く処理として実行され、設定時間毎(例えば、2時間ごと)、吸着エラー発生率が所定の値を超えたとき、ノズル部39の交換を行ったときなどで、生産条件データの設定により任意のタイミングにより設定することができる。
In addition, the execution timing of the load cell measurement process is executed as a process following the production continuation determination as shown in the embodiment, and the suction error occurrence rate exceeds a predetermined value every set time (for example, every 2 hours). When the
以上説明したように、上記実施形態によれば、一対の投光器と受光器で6つのノズル部の位置検出を行うことができ簡単かつ安価な構成の部品実装装置とすることができる。また、光軸方向の位置の違いを考慮してノズル補正値119bを有しているため、各ノズル部ごとに高精度にその検出を行うことができる。 As described above, according to the above-described embodiment, the position of the six nozzle portions can be detected by the pair of light projectors and light receivers, and a component mounting apparatus having a simple and inexpensive configuration can be obtained. In addition, since the nozzle correction value 119b is provided in consideration of the position difference in the optical axis direction, the detection can be performed with high accuracy for each nozzle portion.
さらに、実装運転時において、ノズル部の検出を行うことにより、ノズル部の折れや曲がり、実装ミスによる部品の持ち帰りなど種々の問題を解消することができ、実装の精度を向上させることができる。 Further, by detecting the nozzle portion during the mounting operation, various problems such as breakage and bending of the nozzle portion and take-out of components due to mounting errors can be solved, and mounting accuracy can be improved.
さらに、ロードセルによりノズルの押圧力を、動的出力及び静的出力の双方で検出することにより、より高精度にノズルの摺動不良を検出することができる。 Further, by detecting the pressing force of the nozzle by both the dynamic output and the static output by the load cell, it is possible to detect the nozzle sliding failure with higher accuracy.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。上記実施形態では、ノズルの状態検出において、ノズル先端を検出する受光器61(CCDラインセンサ)の原点検出時において、センサユニット49a,49bにおける駆動用シャフト45の位置を検出することによって、ノズルの状態検出を行うように構成しているが、センサユニット49a,49bにおいて検出される駆動用シャフト45の位置がノズルの高さ検出のための検査基準値にあるときに、受光器61(CCDラインセンサ)によりノズル先端の高さを検出するように構成することも可能である。なお、この場合、吸着ノズル組立体が受光器からの距離により異なるため、ノズルの先端の高さを補正することが好ましい。このため、予め厚み寸法既知の治具を測定することにより、吸着ノズル組立体ごとに補正値を備えておき、当該補正値に基づいて、部品の厚み寸法及びノズル状態検出を行うように構成することが好ましい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in another various aspect. In the above-described embodiment, when detecting the origin of the light receiver 61 (CCD line sensor) that detects the tip of the nozzle in detecting the state of the nozzle, the position of the
また、例えば、上記実施形態では、受光器61はCCDラインセンサを用いているが、他の構成であってもよい。例えば、光が受光しているかいないかのみを計測可能なセンサを用い、当該光の遮光の切り替わりを基準として、ノズル部の検出を行うことができる。
Further, for example, in the above embodiment, the
1 ローダー
2、2−0、2−1、2−2、2−3 回路基板
3,13 第1基板搬送保持装置、第2基板搬送保持装置
4 第1ヘッド部
5、15 XYロボット
6a Y軸駆動部
6b、6c X軸駆動部
7、17 ノズルステーション
8A、8B、8C 部品供給部
9、19 認識カメラ
10 吸着ノズル組立体
12 ロードセル
14 第2ヘッド部
31 ホルダ
33 挿入部
34 ノズルスプリング
35 摺動面
39 ノズル部
40 アクチュエータ
41 タイミングプーリ
42a、42bθ回転用モータ
43 タイミングベルト
44 スプラインシャフト
45 駆動用シャフト
47 固定子
48 コイル
49a,49b センサユニット
53 外筒
53b 下部フレーム
60 投光器
61 受光器
100 実装制御装置
101 部品実装装置
110a 上位コントローラ
119 記憶部
119b ノズル補正値
119a 部品ライブラリ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数のノズルがすべて前記投光器からの光路の上側に退避するように前記ノズル移動装置を動作させて前記受光器を受光状態とし、前記ノズル移動装置を動作させて前記ノズル部材の任意の1つを下降させ、前記ノズルの先端部が前記光路を遮って前記受光器を遮光状態とし、前記ノズルの先端部により前記受光器の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定し、前記投光器と受光器の間に存在するノズルすべてについて下降と検出とを繰り返し行い、前記すべてのノズルについての位置を検出する、ように多連ノズル部品実装ヘッドの動作を制御する制御演算部と、
を有する部品実装装置であって、
さらに、部品を保持しない状態で、前記受光器の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報である基準位置情報と、部品を保持した状態で、前記受光器の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報である検査位置情報とを記憶する位置情報記憶手段と、
上面に前記ノズルが押圧されることにより当該ノズルの押圧強さに応じた出力信号を出力可能なロードセルと、
を備え、
前記ノズルは、その先端部が下向きに付勢されかつ上側に押圧されることにより上向きに逃げを有するように構成されており、
前記制御演算部は、
前記部品の実装動作時において、前記位置情報記憶手段に記憶されている前記基準位置情報と前記検査位置情報とに基づいて、前記ノズルが部品を取り出す時のノズル移動量と、前記ノズルに保持された前記部品の厚さ寸法と、前記部品を基板上に実装するときのノズル移動量とを演算し、
前記部品を基板上に実装するために前記ノズルを基板上へ下降させた後に、前記受光器の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報を再度測定し、
当該測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分の値が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、前記ノズルを前記ロードセルに押圧して前記ロードセルからの出力値を測定し、
予め記憶している前記ロードセルからの出力値と前記ロードセルからの出力値との差分が所定値以上である場合は、前記ノズルの逃げが機能していないと判断することを特徴とする、部品実装装置。 A plurality of movable parts each configured to be movable up and down and linearly arranged in a direction intersecting the vertical movement direction, and a nozzle configured to be respectively connected to the lower end of the movable part and hold a component. The nozzle member, a moving device that moves the plurality of nozzle members independently up and down, a height detector that can detect the vertical position of the movable portion of the nozzle member, and a straight line on which the nozzle members are arranged A light projector provided on one side of the nozzle with the nozzle interposed therebetween and a light provided on the other side of the plurality of nozzles provided on a straight line on which the nozzle members are arranged can receive light from the light projector A multi-nozzle component mounting head comprising:
The nozzle moving device is operated so that the plurality of nozzles are all retracted to the upper side of the optical path from the light projector so that the light receiver is in a light receiving state, and the nozzle moving device is operated to operate any one of the nozzle members. the lowered, the light receiver and the light shielding state tip of the nozzle intercepts the optical path, at the timing it is detected that the optical state shielding the light receiving state of the light receiver is switched by the tip portion of the nozzle, The vertical position of the movable part connected to the nozzle is measured by the height detector, and the descent and detection are repeated for all the nozzles existing between the light projector and the light receiver. detecting and a control arithmetic unit for controlling the operation of the array type nozzle the component mounting head as,
A part article mounting apparatus that having a,
Furthermore, the reference position information, which is information on the vertical position of the height detector at the timing when it is detected that the light receiving state and the light shielding state of the light receiver are switched, without holding the component, and the component are held. Position information storage means for storing inspection position information which is information on the vertical position of the height detector at a timing at which it is detected that the light receiving state and the light shielding state of the light receiver are switched in the state;
A load cell capable of outputting an output signal corresponding to the pressing strength of the nozzle by pressing the nozzle on the upper surface;
With
The nozzle is configured to have a relief upward when its tip is biased downward and pressed upward.
The control calculation unit is
During the mounting operation of the component, based on the reference position information and the inspection position information stored in the position information storage unit, the nozzle movement amount when the nozzle picks up the component and the nozzle is held by the nozzle. In addition, the thickness dimension of the component and the amount of nozzle movement when the component is mounted on the substrate are calculated,
After the nozzle is lowered onto the substrate in order to mount the component on the substrate, the vertical position of the height detector at the timing when it is detected that the light receiving state and the light shielding state of the light receiver are switched. Measure the information again,
When the difference between the measured vertical position and the reference position information is a predetermined value or more and the measured vertical position is higher than the reference position information, the nozzle is Press the load cell to measure the output value from the load cell,
When the difference between the output value from the load cell stored in advance and the output value from the load cell is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the escape of the nozzle is not functioning. apparatus.
前記ラインセンサの出力値と前記ノズルの上下方向位置との関係を前記ノズルごとに対応づけて検出開始出力値として記憶する検出位置記憶手段とをさらに備え、
前記制御演算部は、前記ラインセンサからの出力値が、前記検出位置記憶手段に記憶された前記ノズルごとに対応した前記検出開始出力値となったタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定する、ことを特徴とする、請求項1に記載の部品実装装置。 The light receiver has a line sensor extending along a moving direction of the nozzle,
Detection position storage means for storing the relationship between the output value of the line sensor and the vertical position of the nozzle as a detection start output value in association with each nozzle;
The control calculation unit is configured so that the height detector and the nozzle at the timing when the output value from the line sensor becomes the detection start output value corresponding to each nozzle stored in the detection position storage unit. The component mounting apparatus according to claim 1 , wherein a vertical position of the movable part to be connected is measured.
前記測定された上下方向位置から前記基準位置情報を差し引いた差分が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも下位位置である場合は、前記部品が前記ノズルに保持されていることを示す信号を出力する、ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の部品実装装置。 The control calculation unit is
When the difference obtained by subtracting the reference position information from the measured vertical position is a predetermined value or more and the measured vertical position is a lower position than the reference position information, the component is and outputs a signal indicating that it is held by the nozzle, characterized in that, the component mounting apparatus according to claim 1 or 2.
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